高氯酸镁的制备与应用

2023/12/25 9:10:50

高氯酸镁,也称为过氯酸镁,英文名为Magnesium perchlorate,常温常压下为白色多孔固体,具有极其强的吸湿性,在醇类有机溶剂中有一定的溶解性。高氯酸镁是一种金属镁盐,在化工生产领域中主要用作吸湿剂和干燥剂,广泛地应用于高档仪器的除湿以保持其干燥。由于优越的吸湿性和干燥性能,该化合物也是一种特别有效的气体干燥剂。此外,该物质在有机化学基础研究中可用作路易斯酸催化剂,多用于活化羰基类化合物。

高氯酸镁的性状图

图1 高氯酸镁的性状图

理化性质

无水高氯酸镁是白色多孔的易潮解物质。它易溶于水(99.3g/100mL)和乙醇(24g/100mL),它具有极其强的吸水性质并且它在水中的溶解热相当高,因此该物质在溶液中反应时需用大量水稀释。该物质遇到水蒸气即结合成六水合高氯酸镁,是实验室常用的干燥剂,被用于干燥气体样品。它的吸水效率(指足量干燥剂与水蒸气完全反应后气体中的水蒸气浓度)仅次于五氧化二磷,比浓硫酸、氢氧化钾、无水氯化钙等干燥剂高得多。该物质的吸水量也很大,最多可达自身质量的60%。该物质最为显著的物理性质就是它的强吸湿性,该类物质使得它可被用作工业生产中的除湿剂,它也适用于气体纯化的脱水剂。由于该物质结构中的镁离子呈正二价,其可与富电子的羰基氧原子发生络合反应,多用于羰基类化合物的官能团转化反应,例如有相关文献报道高氯酸镁可促进醛,1,3-二羰基化合物,脲(硫脲)的三组分偶联反应,可用于合成一系列1,2,3,4-四氢嘧啶-2-酮类化合物。此合成方法具有反应温和,产率高并且该化合物具有能重复使用的优点。值得说明的是高氯酸镁加热到251℃即分解并放出氧气,与还原剂、有机化合物、易燃物混合易爆炸。[1]

制备方法

高氯酸镁可由氧化镁溶于30%高氯酸制得:反应过程需不断搅拌,分多次缓慢加入氧化镁粉末,缓慢滴加高氯酸溶液,溶液呈弱酸性后停止滴加。再用冷却热饱和溶液的方法结晶,液体表面刚出现结晶薄膜时停止加热,通过过滤即可得六水合高氯酸镁,最后真空加热制得无水高氯酸镁。

化学应用

高氯酸镁的应用涵盖了化学、实验室、工业和能源等领域。其在吸湿、干燥和催化方面的性能使其成为许多应用中不可或缺的一部分,同时在使用时需要谨慎考虑其氧化性和安全性。高氯酸镁在化工生产领域中主要用作干燥剂,氧化剂和分析化学试剂。高氯酸镁具有多种水合物,其无水形式是一种特别有效的气体干燥剂。由于其优越的吸湿性和干燥性能,该物质被广泛用作吸湿剂和干燥剂特别是在化学实验室和高档仪器的除湿过程中。在有机化学研究中该化合物可以作为路易斯酸催化剂,可用于活化羰基类化合物以促进有机合成反应的进行,具体反应包括催化酯的缩合、羰基化合物的活化等,这些反应在有机合成的不同阶段和目标中都有重要应用。由于其氧化性质,该化合物在某些氧化反应中也可用作氧化剂。在某些电池技术中,该化合物也可能用作电解质或其他组件,这反映了其在能源存储领域的一些潜在应用。此外该物质还能吸收甲醇、乙醇、丙酮、吡啶、乙腈氨和硝基甲烷的蒸汽,但是值得注意的是该物质在使用过程中需要注意其氧化性和与水的反应,以确保安全操作。

参考文献

[1] 陈维一,陆军.高氯酸镁催化合成1,2,3,4-四氢嘧啶-2-酮[J].有机化学, 2004, 24(9):1111-1113.

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